電力電子技術複習

2022-08-26 17:54:06 字數 4992 閱讀 1274

1. 使閘流體導通的條件是什麼?

答:使閘流體導通的條件是:閘流體承受正向陽極電壓,並在門極施加觸發電流(脈衝)。或:uak>0且ugk>0。

2. 維持閘流體導通的條件是什麼?怎樣才能使閘流體由導通變為關斷?

答:維持閘流體導通的條件是使閘流體的電流大於能保持閘流體導通的最小電流,即維持電流。

要使閘流體由導通變為關斷,可利用外加電壓和外電路的作用使流過閘流體的電流降到接近於零的某一數值以下,即降到維持電流以下,便可使導通的閘流體關斷。

3.閘流體的靜態特性:(1)當閘流體承受反向電壓時,不論門極是否有觸發電流,閘流體都不會導通;(2)當閘流體承受正向電壓時,僅在門極有觸發電流的情況下閘流體才能開通;(3)閘流體一旦導通,門極就失去控制作用,不論門極觸發電流是否還存在,閘流體都保持導通;(4)若要使已導通的閘流體關斷,只能利用外加電壓和外電路的作用使流過閘流體的電流降到接近於零的某一數值以下。

第四章:

1.無源逆變電路和有源逆變電路有何不同?答:兩種電路的不同主要是:

有源逆變電路的交流側接電網,即交流側接有電源。而無源逆變電路的交流側直接和負載聯接。

2.換流方式各有那幾種?各有什麼特點?答:換流方式有4種:

器件換流:利用全控器件的自關斷能力進行換流。全控型器件採用此換流方式。

電網換流:由電網提供換流電壓,只要把負的電網電壓加在欲換流的器件上即可。

負載換流:由負載提供換流電壓,當負載為電容性負載即負載電流超前於負載電壓時,可實現負載換流。

強迫換流:設定附加換流電路,給欲關斷的閘流體強迫施加反向電壓換流稱為強迫換流。通常是利用附加電容上的能量實現,也稱電容換流。

閘流體電路不能採用器件換流,根據電路形式的不同採用電網換流、負載換流和強迫換流3種方式。

3.什麼是電壓型逆變電路?什麼是電流型逆變電路?二者各有什麼特點。

答:按照逆變電路直流測電源性質分類,直流側是電壓源的稱為逆變電路稱為電壓型逆變電路,直流側是電流源的逆變電路稱為電流型逆變電路

電壓型逆變電路的主要特點是:

①直流側為電壓源,或併聯有大電容,相當於電壓源。直流側電壓基本無脈動,直流迴路呈現低阻抗。

②由於直流電壓源的鉗位作用,交流側輸出電壓波形為矩形波,並且與負載阻抗角無關。而交流側輸出電流波形和相位因負載阻抗情況的不同而不同。③當交流側為阻感負載時需要提供無功功率,直流側電容起緩衝無功能量的作用。

為了給交流側向直流側反饋的無功能量提供通道,逆變橋各臂都併聯了反饋二極體。

電流型逆變電路的主要特點是:

①直流側串聯有大電感,相當於電流源。直流側電流基本無脈動,直流迴路呈現高阻抗。

②電路中開關器件的作用僅是改變直流電流的流通路徑,因此交流側輸出電流為矩形波,並且與負載阻抗角無關。而交流側輸出電壓波形和相位則因負載阻抗情況的不同而不同。

③當交流側為阻感負載時需要提供無功功率,直流側電感起緩衝無功能量的作用。因為反饋無功能量時直流電流並不反向,因此不必像電壓型逆變電路那樣要給開關器件反併聯二極體。

4.電壓型逆變電路中反饋二極體的作用是什麼?為什麼電流型逆變電路中沒有反饋二極體?

答:在電壓型逆變電路中,當交流側為阻感負載時需要提供無功功率,直流側電容起緩衝無功能量的作用。為了給交流側向直流側反饋的無功能量提供通道,逆變橋各臂都併聯了反饋二極體。

當輸出交流電壓和電流的極性相同時,電流經電路中的可控開關器件流通,而當輸出電壓電流極性相反時,由反饋二極體提供電流通道。

在電流型逆變電路中,直流電流極性是一定的,無功能量由直流側電感來緩衝。當需要從交流側向直流側反饋無功能量時,電流並不反向,依然經電路中的可控開關器件流通,因此不需要併聯反饋二極體。

1.簡述降壓斬波電路工作原理。

答:降壓斬波器的原理是:在乙個控制週期中,讓v導通一段時間ton,由電源e向l、r、m供電,在此期間,uo=e。

然後使v關斷一段時間toff,此時電感l通過二極體vd向r和m供電,uo=0。乙個週期內的平均電壓uo=。輸出電壓小於電源電壓,起到降壓的作用。

2.簡述公升壓斬波電路的基本工作原理。

答:假設電路中電感l值很大,電容c值也很大。當v處於通態時,電源e向電感l充電,充電電流基本恆定為i1,同時電容c上的電壓向負載r供電,因c值很大,基本保持輸出電壓為恆值uo。

設v處於通態的時間為ton,此階段電感l上積蓄的能量為。當v處於斷態時e和l共同向電容c充電並向負載r提供能量。設v處於斷態的時間為toff,則在此期間電感l釋放的能量為。

當電路工作於穩態時,乙個週期t中電感l積蓄的能量與釋放的能量相等,即:

化簡得:

式中的,輸出電壓高於電源電壓,故稱該電路為公升壓斬波電路。

1.單極性pwm控制方式:

在輸出電壓uo的正半周,讓v1保持通態,v2保持斷態,v3和v4交替通斷。在負載電流為正的區間,v1和v4導通時,負載電壓uo等於直流電壓ud;v1和v3導通時,負載電壓uo=0。在輸出電壓uo的負半周,讓v2保持通態,v1保持斷態,v3和v4交替通斷,負載電壓uo可以得到-ud的零兩種電平。

在ur的正半周,v1保持通態,v2保持斷態,當ur>uc時使v4導通,v3關斷,uo=ud;當ur<uc時使v4關斷,v3導通,uo=0.在ur的負半周,v1保持斷態,v2保持通態,當ur<uc時使v3導通,v4關斷,uo=-ud;當ur>uc時使v3關斷,v4導通,uo=0.像這種在ur的半個週期內三角波載波只在正極性或負極性一種極性範圍內變化,所得到的pwm波形也只在單個極性範圍變化的控制方式稱為單極性pwm控制方式。

2.雙極性pwm控制方式:

在ur的乙個週期內,輸出的pwm波只有±ud兩種電平,而不像單極性控制時還有零電平。當ur>uc時,給v1和v4以導通訊號,給v2和v3以關斷訊號,輸出電壓uo=ud。當ur<uc時,給v2和v3以導通訊號,給v1和v4以關斷訊號,輸出電壓uo=-ud。

1.閘流體觸發電路應滿足的條件:

(1)觸發脈衝的寬度應保證閘流體可靠導通;(2)觸發脈衝應有足夠的幅度;(3)所提供的觸發脈衝應不超過閘流體門極的電壓、電流和功率額定,且在門極伏安特性的可靠觸發區域之內;(4)應有良好的抗干擾性能、溫度穩定性及主電路的電氣隔離。

2.為什麼要對電力電子主電路和控制電路進行電氣隔離?其基本方法有

哪些?一是安全,因為主迴路和控制迴路工作電壓等級不一樣、電流大小也不一樣,各有各

的過流保護系統。強電進入弱電系統會對弱電系統造成損壞;二是為了弱電系統的工作穩定性,因為弱電系統尤其模擬量型號很容易受到電磁干擾。基本方法二種,電磁隔離,光電隔離。

3.電力電子器件過電壓的產生原因有哪些?過電壓分為外因過電壓和內因過電壓兩類。

■外因過電壓主要來自雷擊和系統中的操作過程等外部原因,包括◆操作過電壓:由分閘、合閘等開關操作引起的過電壓。◆雷擊過電壓:由雷擊引起的過電壓。

■內因過電壓主要來自電力電子裝置內部器件的開關過程,包括◆換相過電壓:閘流體或與全控型器件反併聯的二極體在換相結束後,反向電流急劇減小,會由線路電感在器件兩端感應出過電壓。 ◆關斷過電壓:

全控型器件在較高頻率下工作,當器件關斷時,因正向電流的迅速降低而由線路電感在器件兩端感應出的過電壓。

4.電力電子器件過電壓和過電流保護各有哪些主要方法?

過壓的保護器件有:穩壓二級管;壓敏二級管;雙向觸發二級管;過流的有:壓敏電阻,閘流體;繼電器,還有一些是作電阻取樣用ic作檢測的保護等。

5. 電力電子器件的驅動電路對整個電力電子裝置有哪些影響?

電力電子器件的驅動電路是電力電子主電路與控制電路之間的介面,是電力電子裝置的重要環節,對整個裝置的效能有很大的影響。採用效能良好的驅動電路可使電力電子器件工作在比較理想的開關狀態,可縮短開關時間,減少開關損耗,對裝置的執行效率、可靠性和安全性都有著重要意義。另外,對電力電子器件或整個裝置的一些保護措施也往往就將近設在驅動電路中,或者通過驅動電路來實現,這使得驅動電路的設計更為重要。

1. 電阻負載單相交流調壓

圖為電阻負載單相交流調壓電路圖及其波形。圖中的閘流體vt1和vt2也可以用乙個雙向閘流體代替。在交流電源u1的正半周和負半周,分別對vt1和vt2的開通角α進行控制就可以調節輸出電壓。

正負半周α起始時刻(α=0)均為電壓過零時刻,穩態時,正負半周的α相等。可以看出,負載電壓波形是電源電壓波形的一部分,負載電流(也即電源電流)和負載電壓的波形相同,因此通過觸發延遲角α的變化就可實現輸出電壓的控制。

上述電路在觸發延遲角為α時,負載電壓有效值uo、負載電流有效值io、閘流體電流有效值ivt和電路的功率因數λ分別為:

第三章:

1.單相橋式全控整流電路,u2=100v,負載中r=2ω,l值極大,當α=30°時,要求:①作出ud、id、和i2的波形;

②求整流輸出平均電壓ud、電流id,變壓器二次電流有效值i2;

③考慮安全裕量,確定閘流體的額定電壓和額定電流。

解:①ud、id、和i2的波形如下圖:

②輸出平均電壓ud、電流id,變壓器二次電流有效值i2分別為

ud=0.9 u2 cosα=0.9×100×cos30°=77.97(v)

id=ud /r=77.97/2=38.99(a)

i2=id =38.99(a)

③閘流體承受的最大反向電壓為:

u2=100=141.4(v)

考慮安全裕量,閘流體的額定電壓為:

un=(2~3)×141.4=283~424(v)

具體數值可按閘流體產品系列引數選取。

流過閘流體的電流有效值為:

ivt=id∕=27.57(a)

閘流體的額定電流為:

in=(1.5~2)×27.57∕1.57=26~35(a)

具體數值可按閘流體產品系列引數選取。

2.三相半波可控整流電路,u2=100v,帶電阻電感負載,r=5ω,l值極大,當 =60時,要求:(1)畫出ud、id和ivt1的波形;(2)計算ud、id、idt和ivt。

解:(1)ud、id和ivt1的波形如下圖:

(2)ud、id、idt和ivt分別如下

ud=1.17u2cos =1.17×100×cos60°=58.5(v)

id=ud∕r=58.5∕5=11.7(a)

idvt=id∕3=11.7∕3=3.9(a)

ivt=id∕=6.755(a)

第五章:

1.在圖3-1a所示的降壓斬波電路中,已知e=200v,r=10ω,l值極大,em=30v,t=50μs,ton=20μs,計算輸出電壓平均值uo,輸出電流平均值io。

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